procesos industriales iii operaciones de convservación (2)
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Procesos industriales III
Operaciones de Conservación
Operaciones de conservación
• La conservación de los alimentos se basa en preservarsu comestibilidad, su sabor y sus propiedadesnutricionales. Esto implica que se debe inhibir elcrecimiento de los microorganismos y retrasar laoxidación de las grasas que provocan que los alimentosse pongan rancios.
Factores de deterioro
Agentes Factor que interviene en la alteración del alimento
Físicos
Mecánicos
Temperatura
Humedad
Aire
Luz
Químicos
Químicos que mide la reacción de Maillard
Oxidación de vitaminas
Descomposición proteica
Fermentación de glúcidos
Enranciamiento de lípidos
Biológicos
Enzimáticos
Parásitos
Microorganismos
Métodos de conservación
Bajas temperaturas
Refrigeración
Congelación
Altas temperaturas
Escaldado
Pasteurización
Esterilización
Modificación del contenido de
agua
Deshidratación
Concentración
Liofilización
Conservación por frio
• La reducción de la temperatura de unalimento disminuye la velocidad de lasreacciones químicas, bioquímicas ymicrobiológicas, causantes del deteriorode los alimentos durante sualmacenamiento, por lo que ayuda a suconservación y mantenimiento de lacalidad.
Refrigeración
• Es la conservación de alimentos mediante lareducción y mantenimiento de su temperaturaa un valor menor a la del medio ambiente,pero superior al punto de congelación de losmismos (-1°C a 13°C)
Es la mejor forma de conservar los alimentos lo más cercano a su forma fresca original, tanto en propiedades sensoriales como en valor nutricional, siendo ésta su principal ventaja.
Factores de importancia en la refrigeración
Atmósfera
Los productos vegetales se conservan mejor en atmósferas con poco O2, al inhibir la respiración.
Las carnes conservadas en atmósferas ricas en CO2 se oxidan más lentamente.
Sistemas de refrigeración
Refrigeración mecánica
Inmersión en soluciones refrigerantes
Sistemas criogénicos
Aspersión de agua
REFRIGERACION
• Durante periodos cortos:– Ejercen pocos efectos negativos en el sabor, textura y valor
nutritivo.
• Idealmente, la refrigeración de alimentos debe empezar luego de:– Cosecha (En frutas: para eliminar Calor de Campo)– Captura (En peces: Para evitar la formación de Histamina
por acción de bacterias)– Beneficio (En carnes: para evitar desnaturalización de
proteínas y acción bacteriana)
Producto Temperatura
(oC)Humedad Relativa
(%)Semanas de
Almacenamiento
Frutos:
Piña
Plátano
Guayaba
Naranja
Mango
Papaya
Fresa
Pimentón
Tomate
Hortalizas:
Lechuga
Cebolla
Zanahoria
Repollo
7-8
13
8-10
5-6
8-10
8-10
0-1
8
8
0-1
0-1
0-1
0-1
85-90
85-90
85-90
85-90
85-90
85-90
90-95
85-90
85-90
95
70-75
95
92-95
1-2
3-4
2-5
5-6
2-4
2-4
2-3
2-3
4-5
2
40
20
12
Condiciones ideales de almacenamiento de
algunas frutas y hortalizas
Congelación:
Es un método de conservación donde la
temperatura del alimento se reduce por
debajo del punto de fusión, por lo que
la proporción del agua se convierte en
hielo.
Éste ayuda a evitar la proliferación de
microorg.anismos
Los productos son conservados a temperaturas por debajo de su punto de congelación (desde -10°C hasta-40°C, aunque normalmente es a -18°C).Conservación a largo plazo
La inmovilización del agua en forma de hielo y el aumento de la concentración de los solutos en la fracción de agua no congelada, reduce la actividad de agua del alimento congelado.
Cuando la congelación y el almacenamiento congelado se realizan adecuadamente, las características sensoriales y el valor nutricional del alimento prácticamente se conservan sin alteraciones.
Congelación por contacto con un sólidofrío:
Consisten en una serie de placasmetálicas, planas, huecas y refrigeradas.Los hay de posición vertical y horizontal.
• Los congeladores de placas horizontalespueden emplearse para alimentosenvasados en cajas de cartónrectangulares. Se montan casi siempreen sistemas semicontinuos.
• Los congeladores de placas verticalesson muy apropiados para la congelaciónde materiales deformables sin envasar,como pescado, carne y despojos.
Congelación por contacto con un líquidofrío:
La congelación de alimentos sólidos porinmersión en líquidos fríos tiene 3 ventajassobre la congelación por contacto conplacas:
• Pueden lograrse altos coeficientes detransmisión de calor entre el sólido y ellíquido.
• Los cuerpos con formas irregulares secongelan con igual facilidad que losbloques rectangulares.
• Cada pieza se congela individualmenteen lugar de formar bloques compactos.
Congelación mediante gases fríos.
Ofrece algunas de las ventajas de la
congelación por inmersión, permite
congelar alimentos de forma irregular y
obtener productos congelados
rápidamente y de forma
individualizada. Éste se utiliza mucho
para la congelación industrial de
alimentos.
Cadena de frío
• Etapas de almacenamiento ycomercialización de los productosrefrigerados o congelados
• La temperatura en todas las operacionesdebe ser cercana o igual a la delproducto inicial
Cadena de fríoRefrigeración o congelación
Almacenamiento in situ
Transporte
Almacenamiento mayorista
Transporte
Almacenamiento minorista
Exhibición de venta
Transporte y almacenamiento por el consumidor
Conservación por calor
Escaldado
• Es importante mencionar que el escaldado nosiempre se emplea como un método deconservación, generalmente se utiliza comouna operación preliminar, que se realiza antesde aplicar el proceso específico, pero debido alo que consigue, actúa como un método deconservación, de ahí la importancia deestudiarlo.
Escaldado con agua caliente
• Se somete al alimento a una inmersión en agua caliente a una temperatura de 85ºC a 98ºC. Esta forma es muy eficiente y
uniforme, ya que el proceso se puede controlar adecuadamente. Las desventajas que presenta es el gran volumen de agua requerido y el riesgo de lixiviación (extracción) de algunas vitaminas y minerales importantes para la nutrición.
Escaldado por vapor
• Se expone el alimento alvapor vivo. Con estemétodo los productosretienen su valornutricional.
• Su mayor desventaja esque resulta menoseficiente, ya que requieremayor tiempo para lainactivación de enzimas.
Objetivos del escaldado
• Inhibición de la acción enzimática .
• Expulsión de gases (O2 y CO2) generados por el proceso natural de respiración de los alimentos.
• Suavización del alimento.
• Facilitación de operaciones preliminares.
• Fijación del color natural de ciertos productos .
• Remoción de sabores y olores no deseables .
• Reduce el número de microorganismos contaminantes .
Pasteurización
• Mediante el uso de calor implica la destrucción de todos los microorganismos que producen enfermedades, o la destrucción o reducción de todos los microorganismos que alteran determinados alimentos.
Pasteurización
• Se emplean temperaturas de 60ºC-65ºC por tiempos prolongados (de 3 a 4hr.) o de 75°C-90°C y tiempos muy cortos (2-5 min.). El proceso de pasteurización requiere que los alimentos se mantengan a bajas temperaturas, en promedio de 4°C.
Aplicaciones
• Este método se utiliza bastante en alimentos muy perecederos como la leche, el huevo líquido, o en alimentos con pH característicamente ácido, como los jugos de frutas, la cerveza, el vino, las hortalizas encurtidas, etc.
Esterilización
• De manera estricta, una esterilización total en los alimentos implicaría la destrucción de cualquier tipo de vida, incluyendo la destrucción de los mismos.
Esterilización comercial
• Tratamiento térmico aplicado al producto para la destrucción de todos los microorganismos viables de importancia en la salud pública y aquellos capaces de reproducirse en el alimento bajo condiciones normales de almacenamiento y distribución, sin la condición de refrigeración
Esterilización comercial
• Este método es el más fuerte, ya que el alimento se expone a altas temperaturas, superiores a los 100°C (en un rango de 115 y 120°C) por tiempos cortos.
Esterilización comercial
• Para efectuar un proceso de esterilización, se debe considerar la cantidad y la resistencia del pH de los alimentos, además de la termorresistenciade los microorganismos.
• En este sentido, los microorganismos patógenos conocidos como esporulados pueden aparecer con mayor frecuencia en alimentos que contienen una acidez baja (pH mayor a 4,5), entre los cuales están el clostridium botulinum que es muy riesgoso.
UHT
• Se produce en un rango de temperaturas de entre 135 y 150°C por tiempos muy cortos, de cuatro a quince segundos, y que garantiza la eliminación de microorganismos que generan esporas dañinas para la salud.
UHT
• El tiempo de caducidad puede variar, pero por lo menos asegura tres meses sin refrigeración; otros alimentos pueden perdurar hasta por cinco años.
• Exponer a los alimentos a altas temperaturas, o que los productos experimenten más temperatura de la adecuada, puede provocar la pérdida de nutrientes y afectar su nutrimento y sabor.
Modificación del contenido de agua
El agua representa el constituyente más abundante en la mayor parte de los
alimentos en estado natural a excepción de los granos.
La textura de los alimentos dependen de la asociación entre el agua y otros
constituyentes, sin embargo esta cualidad es también responsable de su deterioro.
Actividad del agua
Indica la fracción del contenido de humedadtotal de un producto que está libre, y enconsecuencia, disponible para el crecimientode microorganismos y para que se puedanllevar a cabo diversas reacciones químicasque afectan a su estabilidad.
La actividad de agua varia entre 0 y 1, la estabilidad del alimento se liga a la actividad de agua, a mas Aw es mas inestable y se relaciona con la humedad relativa del aire que esta en contacto con el alimento
• Estables:Contienen menos del 12% de agua y tiene elevada estabilidad
• Semiestable:Contiene de 12 a 60% de agua y tiene durabilidad media
• Inestable: Contiene mas del 60% de agua y tiene baja durabilidad
Aw y el alimento procesado
Método Aw
Salado 0.6
Secado en estufa 0.5
Secado en Lecho fluidizado 0.3
Liofilización 0.2
Aw m.o. desarrollan en este rango Alimentos comprendidos en este rango
1.00-0.95 Pseudomonas, Escherichia, Proteus, Bacillus perfringes
Carne, verduras, frutas enlatadas, pescado, leche, salchicha
0.95-0.91 Salmonella, Clostridium botulinum, Lactobacillus, algunos mohos y levaduras
Quesos, jamon, zumos de frutas concentrados
0.91-0.87 Levaduras: candida, hansenula, Torulopsis, Micrococcus
Salami, dulces esponjosos, queso seco, margarina
0.87- 0.80 Mayoría de mohos, Staphylococcus aureus, Sacharomyces
Zumo de fruta concentrada,leche condensada, jarabe de chocolate,harina, arroz, legumbres (15-17% humedad)
0.80-0.75 Bacterias halófilas Aspergillus Compota, mermelada, mazapan, frutas glaseadas
Concentración
• En este método de conservación se disminuye el agua a tal grado que la Aw del alimento es mínima y por tanto, se evita el desarrollo de microorganismos.
• En la industria alimentaria, este método es muy empleado para concentrar alimentos líquidos como jugos de frutas, y para la obtención de néctares, jarabes, entre otros.
Concentración
• La concentración aumenta la vida de anaquel de estos productos, debido a que, además de disminuir la Aw, aumenta la concentración de azúcar o sal, inhibiendo la proliferación de microorganismos.
Tecnologías de concentración
• Evaporación
• Osmosis inversa
• Deshidratación
• Congelación
Secado
Constituye uno de los métodos que permite separar un líquido de un sólido.Entendiéndose por secado la separación de la humedad de los sólidos (o de los líquidos) por evaporación en una corriente gaseosa.
Tipos de Secado
El secado puede ser:
Directo (Aire)
Continuo
Discontinuo
Indirecto (fuente térmica)
Conceptos Básicos
Humedad
El contenido de humedad de un sólido puede expresarse en base seca o en base húmeda.
Contenido de humedad, base seca: x
Contenido de humedad, base húmeda:
seco sólido Kg
humedadKgX
seco sólido Kg humedadKg
humedadKg
húmedosólido Kg
humedadKg
Humedad de equilibrio (X*)
Humedad del sólido cuando su presión de vapor se iguala a la presión de vapor del gas. Es decir, humedad del sólido cuando está en equilibrio con el gas.
Si la humedad del sólido es mayor que la de equilibrio, el sólido se seca, pero si es menor absorberá agua del aire hasta que alcance el equilibrio.
Humedades
Pv sólido> Pv atm Evaporación y secado
Pv sólido < Pv atm El sólido adquiere humedad
Pv sólido = Pv atm Condiciones de equilibrio
Tipos de secadores.
Secaderos de calentamiento directo
• Secaderos de bandejas
• Secaderos de lecho fluidizado
• Secaderos de túnel.
• Secaderos de cama vibratoria.
• Secaderos sprays.
• Secaderos rotatorios.
Secaderos de calentamiento indirecto
• Secaderos de bandejas al vacío.
• Secaderos de bandejas a presión atmosférica.
• Secaderos por congelación.
• Secaderos de tambor.
• Secaderos con circulación a través del lecho.
Liofilización
• La liofilización o también conocida como crio-deshidratación, es una variante de los métodos de conservación por reducción de contenido de agua y eliminación de calor.
Liofilización
• Es un método muy utilizado, aunque se limita a productos alimenticios de elevado costo; su principal ventaja es mantener la apariencia y textura de los alimentos, y una excelente reconstitución a diferencia de los métodos de secado.
Etapas
a) “Ultracongelación(siempre por debajo de -20°C) b) Desecación (se elimina alrededor del 90% del contenido acuoso)
Bibliografía
Fellows, P. (Ed.). (2000). Food Processing Technology: principles and practice (2 ed.): CRC.
Mujumdar, A. S. (Ed.). (2006). Handbook of industrial drying (3 ed.): Taylor and Francis group.
Sharma, Mulvaney, & Rizvi. (2003). Ingenieria de alimentos: operaciones unitarias y practica de laboratorio (1 ed.): Limusa Wiley.
